Piosenkarz opisywał kompozycję jako „jedyny radosny utwór z płyty”, który napisał w swojej kuchni.
Teledysk Oficjalny teledysk do „Thinking Out Loud” ukazał się 7 października 2014 roku, gościnnie wystąpiła w nim Brittany Cherry, uczestniczka dziesiątej edycji programu So You Think You Can Dance?.
Przyjęcie przez krytykę Utwór zebrał głównie pozytywne opinie wśród krytyków i recenzentów muzycznych. Brian Mansfield z dziennika USA Today opisał „Thinking Out Loud” jako „pełen uczucia folk-popowy [utwór]”. Autor recenzji płyty na blogu Zatopiony w ciszy uznał utwór za „piękną, popową piosenkę”.
Wykonania na żywo Sheeran zaśpiewał piosenkę na żywo po raz pierwszy 26 października 2014 roku podczas trzeciego odcinka jedenastej edycji brytyjskiej wersji formatu The X Factor. 9 listopada piosenkarz zaprezentował utwór podczas gali wręczenia nagród MTV Europe Music Awards. 9 grudnia wykonał singiel podczas pokazu najnowszej linii bielizny marki Victoria’s Secret, natomiast 16 grudnia – podczas finałowego odcinka siódmego sezonu amerykańskiej wersji formatu The Voice. Cztery dni później zaśpiewał podczas świątecznego odcinka talk-show The Jonathan Ross Show.